DE10240070A1

DE10240070A1 - Electric power steering device and associated control method

Info

Publication number: DE10240070A1
Application number: DE10240070A
Authority: DE
Inventors: Akihiro Yanaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2022-08-31
Also published as: JP4710202B2; DE10240070B4; US6742621B2; JP2003072574A; US20030042067A1

Abstract

Eine elektrische Servolenkvorrichtung (10) weist eine Lenkverbindung mit einer Vielzahl verbundener Lenkwellen (12, 14, 16), die ein Lenkrad (11) mit einem gelenkten Rad verbinden, einen Motor (21), die ein Lenkdrehmoment zur Unterstützung der Lenkverbindung bereitstellt, einen Drehmomentsensor (20), der an einem der Lenkwellen angebracht ist und das Lenkdrehmoment der Lenkwelle erfasst, einen Lenkwinkelsensor (19), der an einem der Lenkwellen angebracht ist und einen Lenkwinkel der Lenkwelle erfasst, eine Berechnungseinrichtung (22), die eine Lenkhilfsgröße auf der Grundlage des durch den Drehmomentsensor (20) erfassten Lenkdrehmoments, des durch den Lenkwinkelsensor (19) erfassten Lenkwinkels und vorbestimmten Achsenschnittwinkeln (alpha, beta) zwischen den verbundenen Lenkwellen berechnet, und eine Motortreibereinrichtung auf, die den Motor (21) derart antreibt, dass eine Lenkhilfskraft auf die Lenkverbindung auf der Grundlage der Lenkhilfsgröße beaufschlagt wird. Folglich ist es möglich, das Drehmoment durch ein einfaches Verfahren zu korrigieren.An electric power steering device (10) has a steering connection with a plurality of connected steering shafts (12, 14, 16) that connect a steering wheel (11) to a steered wheel, a motor (21) that provides a steering torque to support the steering connection Torque sensor (20), which is attached to one of the steering shafts and detects the steering torque of the steering shaft, a steering angle sensor (19), which is attached to one of the steering shafts and detects a steering angle of the steering shaft, a calculation device (22), which a steering assist variable on the Calculates the basis of the steering torque detected by the torque sensor (20), the steering angle detected by the steering angle sensor (19) and predetermined axis intersection angles (alpha, beta) between the connected steering shafts, and a motor driver device that drives the motor (21) such that a Power steering assist is applied to the steering link based on the power steering variable. As a result, it is possible to correct the torque by a simple method.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung (fremdkraftbetätigte Lenkvorrichtung), die über einen Motor eine Drehmomentvariation in einer Lenkverbindung in einem Auto korrigiert, als auch ein zugehöriges Steuerungsverfahren. The invention relates to an electric power steering (power steering device) that over a Engine a torque variation in a steering link in corrected a car, as well as an associated one Control method.

Eine elektrische fremdkraftbetätigte Lenkvorrichtung, die eine Lenkhilfskraft unter Verwendung eines Motors, wie diejenige in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9- 254804 offenbarte ist bekannt. Bei dieser elektrischen Servolenkvorrichtung ist eine erste Welle, die mit einem Lenkrad verbunden ist, mit einer zweiten Welle über ein erstes Universalgelenk (Kardangelenk) verbunden, und die zweite Welle ist mit einer dritten Welle über ein zweites Universalgelenk verbunden, so dass eine Lenkverbindung mit einer Vielzahl von Lenkwellen aufgebaut ist. Ein Drehmomentsensor und ein Lenkwinkelsensor sind an der ersten Welle vorgesehen, und ein Motor, der eine Hilfslenkkraft an einer Verbindung beaufschlagt, die ein Drehmoment aus der Lenkverbindung auf die Räder überträgt, ist an der Verbindung vorgesehen. An electric power steering device that a power steering assist using an engine such as that in Japanese Patent Laid-Open No. 9- 254804 is known. With this electrical Power steering device is a first shaft connected to a Steering wheel is connected to a second shaft via a first universal joint (universal joint) connected, and the second wave is with a third wave over a second Universal joint connected so that a steering connection is constructed with a large number of steering shafts. On Torque sensor and a steering angle sensor are on the first shaft provided, and a motor that a Auxiliary steering force applied to a connection, the one Torque from the steering link to the wheels transmits is provided on the connection.

Diese elektrische Servolenkvorrichtung ist ebenfalls mit einer Steuerungseinheit versehen, die eine Steuerungsschaltung, einen Speicher und eine Treiberschaltung aufweist. In dem Speicher sind Drehmomentkorrekturdaten in Form von Kennfeldern zum Erhalt einer Drehmomentvariation der dritten Welle in Bezug auf die der ersten Welle beaufschlagten Lenkkraft gespeichert. Die Steuerungsschaltung bestimmt einen Hilfsdrehmomentwert auf der Grundlage eines Drehmomenterfassungssignals aus dem Drehmomentsensor, eines Winkelerfassungssignals aus dem Lenkwinkelsensor und der Drehmomentkorrekturdaten aus dem Speicher. Die Treiberschaltung treibt den Motor auf der Grundlage dieses Hilfsdrehmomentwerts an. Auf diese Weise wird die Lenkhilfskraft erhalten. This electric power steering device is also included provided a control unit that a Control circuit, a memory and a Has driver circuit. Are in the store Torque correction data in the form of maps for Obtain a torque variation of the third shaft in Relative to the steering force applied to the first shaft saved. The control circuit determines one Auxiliary torque value based on a Torque detection signal from the torque sensor, an angle detection signal from the steering angle sensor and the torque correction data from the memory. The Driver circuit drives the motor based of this auxiliary torque value. In this way the Steering assistant received.

Bei der vorstehend beschriebenen elektrischen Servolenkvorrichtung müssen jedoch, da das Drehmoment unter Verwendung der Drehmomentkorrekturdaten in Form von Kennfeldern korrigiert wird, neue Drehmomentkorrekturdaten jedes mal erzeugt werden, wenn die Konfiguration geändert wird, beispielsweise jedes mal, wenn die Länge der Lenkwellen oder der Winkel zwischen diesen und dergleichen geändert werden, die dieser Änderung entspricht, was umständlich ist. Weiterhin erhöht die Erzeugung dieser Drehmomentkorrekturdaten auf der Grundlage von experimentellen Werten die Anzahl der benötigten Mannstunden. In the electrical described above Power steering device must, however, because of the torque using the torque correction data in the form of Maps is corrected, new Torque correction data is generated every time the configuration is changed, for example every times when the length of the steering shafts or the angle be changed between these and the like this change corresponds to what is cumbersome. Furthermore, the generation of these increases Torque correction data based on experimental values the number of required Man-hours.

Weiterhin ist es bei einer elektrischen, fremdkraftbetätigten Lenkvorrichtung, die mit einem Lenkmechanismus mit variablem Verhältnis (variable-ratio steering mechanism) versehen ist, die die Phase zwischen dem Lenkrad und dem Ende der Lenkverbindung ändert, das dem Lenkrad gegenüberliegt, es extrem schwierig, geeignete Korrekturdaten zu erzeugen, und darüber hinaus sind die Anbringungspositionen des Drehmomentsensors und des Lenkwinkelsensors begrenzt. Furthermore, with an electrical power-operated steering device with a Steering mechanism with variable ratio (variable ratio steering mechanism), which is the phase between the steering wheel and the end of the steering link changes that facing the steering wheel, it’s extremely difficult generate appropriate correction data, and beyond are the mounting positions of the torque sensor and of the steering angle sensor limited.

Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine elektrische Servolenkvorrichtung bereitzustellen, bei der i) Drehmomentkorrektur durch ein einfaches Verfahren möglich ist, ii) bei der ein Drehmomentsensor, ein Lenksensor und ein Motor und dergleichen an jedem beliebigen Abschnitt einer der Lenkwellen angebracht werden kann, und iii), die ebenfalls mit einem Lenkmechanismus mit variablem Verhältnis versehen werden kann. In view of the problems described above is the object of the invention, a provide electric power steering device in which i) Torque correction by a simple procedure is possible, ii) in which a torque sensor, a Steering sensor and a motor and the like on each any section of one of the steering shafts attached can be, and iii), which also with a Steering mechanism can be provided with a variable ratio can.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Servolenkvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Steuerungsverfahren gemäß Patentanspruch 7 gelöst. This task is done by an electrical Power steering device according to claim 1 and a Control method according to claim 7 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Advantageous refinements are the subject of dependent claims.

Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe wird eine elektrische Servolenkvorrichtung bereitgestellt, die i) eine Lenkverbindung mit einer Vielzahl verbundener Lenkwellen, die ein Lenkrad mit einem gelenkten Rad verbinden, ii) einen Motor, das ein Lenkdrehmoment zur Unterstützung der Lenkverbindung bereitstellt, iii) einen Drehmomentsensor, der an einem der Lenkwellen angebracht ist und das Lenkdrehmoment der Lenkwelle erfasst, iv) einen Lenkwinkelsensor, der an einem der Lenkwellen angebracht ist und einen Lenkwinkel der Lenkwelle erfasst, v) eine Berechnungseinrichtung, die eine Lenkhilfsgröße auf der Grundlage des durch den Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments, des durch den Lenkwinkelsensor erfassten Lenkwinkels und vorbestimmten Achsenschnittwinkeln zwischen den verbundenen Lenkwellen berechnet, und vi) eine Motorsteuerungseinrichtung aufweist, die den Motor derart antreibt, dass eine Lenkhilfskraft auf die Lenkverbindung auf der Grundlage der Lenkhilfsgröße beaufschlagt wird. To solve the problem described above, a electric power steering device provided which i) a steering link with a variety of connected Steering shafts that have a steering wheel with a steered wheel connect, ii) a motor that provides a steering torque Provides steering link support, iii) one Torque sensor attached to one of the steering shafts and detects the steering torque of the steering shaft, iv) a steering angle sensor on one of the steering shafts is attached and a steering angle of the steering shaft recorded, v) a computing device that a Power steering variable based on the by Torque sensor detected steering torque, by the Steering angle sensor detected steering angle and predetermined Axis intersection angles between the connected steering shafts computes, and vi) an engine control device which drives the motor such that a Power steering assist based on the steering link the steering assist size is applied.

Außerdem wird ein Steuerungsverfahren einer elektrischen Servolenkvorrichtung bereitgestellt, die aufweist: eine Lenkverbindung mit einer Vielzahl verbundener Lenkwellen, die ein Lenkrad mit einem gelenkten Rad verbinden, einen Motor, die ein Lenkdrehmoment zur Unterstützung der Lenkverbindung bereitstellt, einen Drehmomentsensor, der an einem der Lenkwellen angebracht ist und das Lenkdrehmoment der Lenkwelle erfasst, und einen Lenkwinkelsensor, der an einem der Lenkwellen angebracht ist und einen Lenkwinkel der Lenkwelle erfasst, wobei das Steuerungsverfahren die Schritte aufweist: Berechnen einer Lenkhilfsgröße auf der Grundlage des durch den Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments, des durch den Lenkwinkelsensor erfassten Lenkwinkels und vorbestimmten Achsenschnittwinkeln zwischen den verbundenen Lenkwellen, und Antreiben des Motors derart, dass eine Lenkhilfskraft auf die Lenkverbindung auf der Grundlage der Lenkhilfsgröße beaufschlagt wird. In addition, a control method of an electrical A power steering device is provided, comprising: a Steering connection with a large number of connected steering shafts, that connect a steering wheel to a steered wheel, one Motor that supports a steering torque Steering connection provides a torque sensor that is attached to one of the steering shafts and that Steering torque of the steering shaft detected, and one Steering angle sensor attached to one of the steering shafts and detects a steering angle of the steering shaft, the Steering method comprising the steps: Calculate a power steering variable based on the Torque sensor detected steering torque, by the Steering angle sensor detected steering angle and predetermined Axis intersection angles between the connected steering shafts, and driving the engine such that a power steering assist on the steering link based on the Steering power is applied.

Bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau und dem vorstehend beschriebenen Steuerungsverfahren kann, da die Lenkhilfsgröße durch Berechnung aus dem Lenkdrehmoment, dem Lenkwinkel und der Achsenschnittwinkel zwischen jeder der Lenkwellen erhalten wird, eine korrekte Hilfskraft stets der Lenkverbindung ungeachtet des Positionsverhältnisses, beispielsweise des Achsenschnittwinkels zwischen jeden der Lenkwellen erhalten werden, wodurch dem Fahrer ein gleichförmiger, stabiler Lenkeindruck gegeben wird. Zusätzlich können, da die Lenkhilfsgröße auf der Grundlage des durch den Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments, dem durch den Lenkwinkelsensor erfassten Lenkwinkel und dem Achsenschnittwinkel zwischen den Lenkwinkeln berechnet wird, die Anbringungsstellen des Drehmomentsensors und des Lenkwinkelsensors überall an den Lenkwellen sein, was den Freiheitsgrad bei der Auslegung der Konstruktion verbessert. In the electric power steering device with the structure described above and the above described control method, because the Power steering variable by calculation from the steering torque, the steering angle and the axis intersection angle between each the steering shaft is obtained, a correct assistant always the steering connection regardless of Positional relationship, for example the Axis intersection angle between each of the steering shafts are obtained, which gives the driver a uniform, stable steering impression is given. In addition, there the power steering variable based on the Torque sensor detected steering torque, by the Steering angle sensor detected steering angle and the Axis intersection angle calculated between the steering angles the mounting points of the torque sensor and the steering angle sensor anywhere on the steering shafts what the degree of freedom in the design of the construction improved.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist wird eine elektrische Servolenkvorrichtung geschaffen mit weiterhin i) einem Lenkmechanismus mit variablem Verhältnis, das an einem der Lenkwellen vorgesehen ist und das ein Phasenverhältnis zwischen beiden Endabschnitten der Lenkwelle ändern kann, und ii) einer Lenkmechanismussteuerungseinrichtung, die den Lenkmechanismus mit variablem Verhältnis antreibt, eine Variationsgröße in der Phase der Lenkwelle korrigiert, und korrigierte Daten davon zu einer Berechnungseinrichtung sendet. According to a further embodiment of the invention an electric power steering device created with further i) a steering mechanism with variable Ratio provided on one of the steering shafts and that is a phase relationship between the two End sections of the steering shaft can change, and ii) one Steering mechanism control device that the Variable ratio steering mechanism drives one Corrected variation in the phase of the steering shaft, and corrected data thereof into one Calculator sends.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Steuerungsverfahren für eine elektrische Servolenkvorrichtung geschaffen, die weiterhin die Lenkmechanismussteuerungseinrichtung (Einrichtung zur Steuerung des Lenkmechanismus mit variablem Verhältnis) aufweist. Dieses Steuerungsverfahren weist den Schritt Ändern des Phasenverhältnisses beider Endabschnitte irgendeiner der Lenkwellen auf. According to a further embodiment of the invention, a Control method for an electrical Power steering device created that continues the Steering mechanism control device (device for Steering mechanism with variable ratio) having. This control method shows the step Change the phase ratio of both end sections any of the steering shafts on.

Selbst falls die elektrische Servolenkvorrichtung mit einem Lenkmechanismus mit variablem Verhältnis versehen ist, kann die vorstehend beschriebene elektrische Servolenkvorrichtung und deren Steuerungsverfahren eine Variation, falls eine vorhanden ist, bei einem Übergangsdrehmoment, das auf der Grundlage einer Änderung in den oberen und unteren Phasen der Lenkwellen verursacht wird, die durch den Lenkmechanismus mit variablem Verhältnis entsteht, indem die Hilfsgröße mit der Motorsteuerungseinrichtung (Servolenkungs-ECU) für die Lenkhilfskraft gesteuert wird. Even if the electric power steering device with a steering mechanism with variable ratio is the electrical described above Power steering device and its control method Variation, if there is one, with one Transition torque based on a change in the upper and lower phases of the steering shafts caused by using the steering mechanism variable ratio arises by using the auxiliary variable the engine control device (power steering ECU) for the power steering is controlled.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: The invention is based on Embodiments with reference to the enclosed drawing described in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 1 is a schematic view of an electric power steering apparatus according to a first embodiment,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Funktionen der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 is a block diagram of the functions of the electric power steering apparatus according to the first embodiment,

Fig. 3 eine erläuternde Darstellung, die einen Zustand veranschaulicht, in der ein Drehmoment zwischen den Lenkwellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel übertragen wird, Figure is an explanatory view illustrating a state in which a torque between the steering shaft according to the first embodiment is transmitted. 3,

Fig. 4 ein Kurvendiagramm der Kennlinien des Drehmomentverhältnisses in Bezug auf die Wellenrotation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 4 is a graph of the characteristic of the torque ratio with respect to the rotation shaft according to the first embodiment,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 5 is a schematic view of an electric power steering apparatus according to a second embodiment of the invention, and

Fig. 6 ein Blockschaltbild der Funktionen der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 6 is a block diagram of the functions of the electric power steering device according to the second embodiment.

Nachstehend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. The invention is described below with reference to FIG Drawing described using exemplary embodiments.

Zunächst ist ein erstes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. First, a first embodiment is below Described with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Servolenkvorrichtung (fremdkraftbetätigten Lenkvorrichtung) 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Funktionen der elektrischen Servolenkvorrichtung 10 gemäß Fig. 1. Fig. 1 shows a schematic representation of an electric power steering apparatus (power-operated steering device) 10 according to a first embodiment, and FIG. 2, 1 shows a block diagram of the functions of the electric power steering apparatus 10 according to FIG..

Bei der elektrischen Servolenkvorrichtung 10 ist ein unterer Endabschnitt einer Hauptwelle 12, die mit einem Lenkrad 11 verbunden ist, mit einem oberen Endabschnitt einer mittleren Welle 14 über ein erstes Universalgelenk (Kardangelenk) 13 verbunden. Ein unterer Endabschnitt der mittleren Welle 14 ist mit einem oberen Endabschnitt einer Verlängerungswelle 16 über ein zweites Universalgelenk 15 verbunden. Ein unterer Endabschnitt der Verlängerungswelle 16 ist mit einem Ritzel (Zahntriebwerk) verbunden, das innerhalb einer Getriebebox 17 untergebracht ist, und mit einer Zahnstange 18 im Eingriff steht. In the electric power steering device 10 , a lower end portion of a main shaft 12 connected to a steering wheel 11 is connected to an upper end portion of a middle shaft 14 via a first universal joint (universal joint) 13 . A lower end portion of the middle shaft 14 is connected to an upper end portion of an extension shaft 16 via a second universal joint 15 . A lower end portion of the extension shaft 16 is connected to a pinion (gear drive), which is housed within a gear box 17 , and is engaged with a rack 18 .

Daher wird, wenn das Lenkrad 11 gedreht wird, die Drehkraft auf die Verlängerungswelle 16 über die Hauptwelle 12, das erste Universalgelenk 13, die mittlere Welle 14 und das zweite Universalgelenk 15 derart übertragen, dass das Ritzel in dem Getriebe 17 gedreht wird. Das Drehen des Ritzels in dem Getriebe 17 bewegt wahlweise die Zahnstange 18 in die Richtungen der Pfeile a und b, die daraufhin die Richtung der nicht gezeigten gelenkten Räder ändern. Die Lenkverbindung weist die drei Lenkwellen auf, bei denen es sich um die Hauptwelle 12, die mittlere Welle 14 und die Verlängerungswelle 16 handelt. Außerdem ist in der Figur der von der Hauptwelle 12 und der mittleren Welle 14 gebildete Achsenwinkel (Achsenschnittwinkel) als α bezeichnet, und ist der von der mittleren Welle 14 und der Verlängerungswelle 16gebildete Achsenwinkel (Achsenschnittwinkel) als β bezeichnet. Therefore, when the steering wheel 11 is rotated, the rotating force is transmitted to the extension shaft 16 via the main shaft 12 , the first universal joint 13 , the middle shaft 14 and the second universal joint 15 such that the pinion in the transmission 17 is rotated. Rotation of the pinion in the transmission 17 selectively moves the rack 18 in the directions of arrows a and b, which then change the direction of the steered wheels, not shown. The steering connection has the three steering shafts, which are the main shaft 12 , the middle shaft 14 and the extension shaft 16 . In addition, in the figure, the axis angle (axis intersection angle) formed by the main shaft 12 and the central shaft 14 is designated as α, and the axis angle (axis intersection angle) formed by the central shaft 14 and the extension shaft 16 is designated as β.

Das erste Universalgelenk 13 ist derart aufgebaut, dass eine Gelenkgabel 12a, die mit dem unteren Ende der Hauptwelle 12 verbunden ist und einstückig damit rotiert, über einen Kreuzstift (cross-pin) 13a mit einer Gelenkgabel 14a verbunden ist, die mit dem oberen Ende der mittleren Welle 14 verbunden ist und einstückig damit rotiert. Außerdem ist das zweite Universalgelenk 15 derart aufgebaut, dass eine Gelenkgabel 14b, die mit dem unteren Ende der mittleren Welle 14 verbunden ist und einstückig damit rotiert, über einen Kreuzstift 15a mit einer Gelenkgabel 16a verbunden ist, die mit dem oberen Ende der Verlängerungswelle 16 verbunden ist und einstückig damit rotiert. The first universal joint 13 is constructed in such a way that an articulated fork 12 a, which is connected to the lower end of the main shaft 12 and rotates in one piece with it, is connected via a cross pin (cross pin) 13 a to an articulated fork 14 a, which is connected to the upper end of the middle shaft 14 is connected and rotated integrally therewith. In addition, the second universal joint 15 is constructed such that an articulated fork 14 b, which is connected to the lower end of the central shaft 14 and rotates integrally therewith, is connected via a cross pin 15 a to an articulated fork 16 a, which is connected to the upper end of the Extension shaft 16 is connected and rotated integrally therewith.

An der Hauptwelle 12 sind ein Lenkwinkelsensor 19, der einen Rotationswinkel der Hauptwelle 12 bei Drehung des Lenkrades 11 erfasst, ein Drehmomentsensor 20, der ein Lenkdrehmoment der Hauptwelle 12 erfasst, und ein Hilfsmotor 21 angebracht, der ein Motor ist, der eine Lenkhilfskraft auf die Hauptwelle 12 beaufschlagt. Der Lenkwinkelsensor 19, der Drehmomentsensor 20 und der Hilfsmotor 21 sind jeweils mit einer Servolenkungs-ECU (elektronischen Steuerungseinheit) 22 verbunden. Attached to the main shaft 12 are a steering angle sensor 19 that detects a rotation angle of the main shaft 12 when the steering wheel 11 rotates, a torque sensor 20 that detects a steering torque of the main shaft 12 , and an auxiliary motor 21 that is a motor that applies a steering assist force to the Main shaft 12 acted upon. The steering angle sensor 19 , the torque sensor 20 and the auxiliary motor 21 are each connected to a power steering ECU (electronic control unit) 22 .

Die Servolenkungs-ECU 22 verwendet einen Computer, der entsprechend einer Programmroutine als dessen Hauptkomponente betrieben wird. Gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Funktionsblockschaltbild weist die Servolenkungs-ECU 22 einen Drehmomentsvariationskorrektur-Berechnungsabschnitt 22a, einen Hilfsgrößenberechnungsabschnitt 22b und einen Motortreiber 22c auf, der als Motortreibereinrichtung dient. Der Drehmomentvariationskorrektur- Berechnungsabschnitt 22a empfängt als ein Lenkwinkelsignal einen Rotationswinkel θ der Hauptwelle 12, der durch den Lenkwinkelsensor 19 erfasst wird, und berechnet einen Korrekturwert unter Verwendung der vorstehend erwähnten Achsenschnittwinkeln α und β sowie einer (anfänglichen) Phase der oberen und unteren Gabeln. Der Drehmomentvariationskorrektur-Berechnungsabschnitt 22a sendet diesen Korrekturwert zu dem Hilfsgrößenberechnungsabschnitt 22b. The power steering ECU 22 uses a computer which is operated according to a program routine as its main component. According to the functional block diagram shown in FIG. 2, the power steering ECU 22 has a torque variation correction calculation section 22 a, an auxiliary quantity calculation section 22 b and a motor driver 22 c, which serves as a motor driver device. The torque variation correction calculating section 22 a receives as a steering angle signal a rotation angle θ of the main shaft 12 detected by the steering angle sensor 19 , and calculates a correction value using the above-mentioned axis intersection angles α and β and a (initial) phase of the upper and lower forks. The torque variation correction calculation section 22 a sends this correction value to the auxiliary quantity calculation section 22 b.

Der Hilfsgrößenberechnungsabschnitt 22b empfängt diesen aus dem Drehmomentvariationskorrektur- Berechnungsabschnitt 22a gesendeten Korrekturwert sowie Signal, das einen durch den Drehmomentsensor 20 erfassten Drehmomentwert T angibt. Der Hilfsgrößenberechnungsabschnitt 22b berechnet eine Hilfsgröße auf der Grundlage dieser Signale und sendet ein die Hilfsgröße angebendes Signal zu dem Motortreiber 22c. Der Motortreiber 22c sendet dann das aus dem Hilfsgrößenberechnungsabschnitt 22b empfangene Signal zu dem Hilfsmotor 21 als ein Signal, das einen Treiberstrom angibt, um den Hilfsmotor 21 anzutreiben. The auxiliary quantity calculation section 22 b receives this correction value sent from the torque variation correction calculation section 22 a, as well as a signal that indicates a torque value T detected by the torque sensor 20 . The auxiliary quantity calculation section 22 b calculates an auxiliary quantity based on these signals and sends a signal indicating the auxiliary quantity to the motor driver 22 c. The motor driver 22 c then sends the signal received from the auxiliary quantity calculating section 22 b to the auxiliary motor 21 as a signal indicating a drive current to drive the auxiliary motor 21 .

In dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann, wenn der Achsenschnittwinkel der Hauptwelle 12 und der mittleren Welle 14 oder der Achsenschnittwinkel der mittleren Welle 14 und der Verlängerungswelle 16 als α bezeichnet wird, das Eingangs-/ Ausgangsverhältnis des Drehmoments mit dem ersten Universalgelenk 13 oder dem zweiten Universalgelenk 15 mit der Gleichung 1 ausgedrückt werden. In the structure described above, when the axis intersection angle of the main shaft 12 and the center shaft 14 or the axis intersection angle of the center shaft 14 and the extension shaft 16 is referred to as α, the input / output ratio of the torque with the first universal joint 13 or the second universal joint can be 15 can be expressed with equation 1.

Gleichung 1:

f(α, θin) = Tout/ Tin = cosα/(1-sin²θin × sin²α)
Equation 1:

f (α, θin) = Tout / Tin = cosα / (1-sin ² θin × sin ² α)

In sowohl Fig. 3 als auch der Gleichung 1 bezeichnet Tin das Drehmoment der Wellen an der Eingangsseite (die Hauptwelle 12 oder die mittlere Welle 14) und Tout bezeichnet das Drehmoment der Welle an der Ausgangsseite (die mittlere Welle 14 oder die Verlängerungswelle 16). Außerdem bezeichnet θin den Rotationswinkel der Wellen an der Eingangsseite. In diesem Fall ändert sich die Drehmomentvariation Tout/Tin in Bezug auf den Eingangswinkel θin gemäß Gleichung 1 in Zyklen von 180°, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. In both Fig. 3 and Equation 1, Tin denotes the torque of the shafts on the input side (the main shaft 12 or the middle shaft 14 ) and Tout denotes the torque of the shaft on the output side (the middle shaft 14 or the extension shaft 16 ). In addition, θin denotes the angle of rotation of the waves on the input side. In this case, the torque variation Tout / Tin changes with respect to the input angle θin according to equation 1 in cycles of 180 °, as shown in FIG. 4.

Dabei ist das Eingangs-/ Ausgangsverhältnis des Drehmoments bei dem ersten Universalgelenk 13 gemäß Fig. 1 in Bezug auf den Winkel der Gelenkgabel 12a, auf die sich bezogen wird, wenn die Gelenkgabel 12a senkrecht zu einer die Hauptwelle 12 und die mittlere Welle 14 enthaltenden Ebene A ist, mit einer Kurve a gemäß Fig. 4 ausgedrückt. Außerdem ist das Eingangs-/Ausgangsverhältnis des Drehmoments bei dem zweiten Universalgelenk 15 in Bezug auf den Winkel der Gelenkgabel 14b, auf das sich bezogen wird, wenn die Gelenkgabel 14b senkrecht zu einer die mittlere Welle 14 und die Verlängerungswelle 16 enthaltenden Ebene B ist, mit einer Kurve b in Fig. 4 ausgedrückt. Die Phasendifferenz zwischen der Kurve a und der Kurve b wird als γ bezeichnet. Der Rotationswinkel der Eingangs-/Ausgangswinkel an jeder Gabel wird durch die nachstehende Gleichung 2 ausgedrückt. The input / output ratio of the torque in the first universal joint 13 according to FIG. 1 in relation to the angle of the joint fork 12 a, which is referred to when the joint fork 12 a is perpendicular to the main shaft 12 and the middle shaft 14 containing plane A, expressed with a curve a according to FIG. 4. In addition, the input / output ratio of the torque at the second universal joint 15 with respect to the angle of the joint fork 14 b, which is referred to when the joint fork 14 b is perpendicular to a plane B containing the middle shaft 14 and the extension shaft 16 , expressed with a curve b in FIG. 4. The phase difference between curve a and curve b is referred to as γ. The rotation angle of the input / output angles on each fork is expressed by Equation 2 below.

Gleichung 2:

g(α, θin) = θout = tan^-1{tanθin × cosα}
Equation 2:

g (α, θin) = θout = tan ^-1 {tanθin × cosα}

θout bezeichnet den Rotationswinkel der Welle an der Ausgangsseite, die in diesem Fall der Rotationswinkel der mittleren Welle 14 oder der Verlängerungswelle 16 ist. Somit können, da das Drehmomentverhältnis und der Rotationswinkel durch Gleichung 1 und Gleichung 2 ausgedrückt werden können, Gleichung 1 und Gleichung 2 zum Erhalt der Drehmomentvariation der Hauptwelle 12 und der Verlängerungswelle 16 verwendet werden. Das heißt, dass durch Bezeichnung des Drehmoments der Hauptwelle 12 als ein Säulenwellendrehmoment (column shaft torque) T1 und deren Rotationswelle als θ1, Bezeichnen des Drehmoments der mittleren Welle 14 als T2 und deren Rotationswinkel als θ2, und Bezeichnen des Drehmoments der Verlängerungswelle 16 als T3 und deren Rotationswinkel als θ3 die gegenseitigen Verhältnisse zwischen dem Drehmoment T1, dem Drehmoment T2 und dem Drehmoment T3 durch die nachstehenden Gleichungen ausgedrückt werden. Zunächst kann das Drehmomentverhältnis T2/T1 der Hauptwelle 12 und der mittleren Welle 14 durch die Funktion gemäß der nachstehenden Gleichung 3 ausgedrückt werden. θout denotes the rotation angle of the shaft on the output side, which in this case is the rotation angle of the middle shaft 14 or the extension shaft 16 . Thus, since the torque ratio and the rotation angle can be expressed by Equation 1 and Equation 2, Equation 1 and Equation 2 can be used to obtain the torque variation of the main shaft 12 and the extension shaft 16 . That is, by designating the torque of the main shaft 12 as a column shaft torque T1 and its rotating shaft as θ1, designating the torque of the middle shaft 14 as T2 and its rotation angle as θ2, and designating the torque of the extension shaft 16 as T3 and whose rotation angle as θ3, the mutual relationships between the torque T1, the torque T2 and the torque T3 are expressed by the following equations. First, the torque ratio T2 / T1 of the main shaft 12 and the middle shaft 14 can be expressed by the function according to the equation 3 below.

Gleichung 3:

T2/T1 = f(α, θ1)
Equation 3:

T2 / T1 = f (α, θ1)

Ebenfalls wird ein Rotationswinkelvariationsausdruck g durch θ2 = g(α, θ1) ausgedrückt. Nachstehend kann das Drehmomentverhältnis T3/T2 der mittleren Welle 14 und der Verlängerungswelle 16 durch die in Gleichung 4 ausgedrückte Funktion ausgedrückt werden. Also, a rotation angle variation expression g is expressed by θ2 = g (α, θ1). In the following, the torque ratio T3 / T2 of the middle shaft 14 and the extension shaft 16 can be expressed by the function expressed in Equation 4.

Gleichung 4:

T3/T2 = f(β, γ + θ2)
Equation 4:

T3 / T2 = f (β, γ + θ2)

Daher kann die Drehmomentvariation T3/T1 der Hauptwelle 12 und der Verlängerungswelle 16 durch Multiplizieren von Gleichung 3 mit Gleichung 4 erhalten werden, was zu der nachstehenden Gleichung 5 führt.

T3/T1 = f(α, θ1) × f (β, γ + θ2) = F(θ1)
Therefore, the torque variation T3 / T1 of the main shaft 12 and the extension shaft 16 can be obtained by multiplying Equation 3 by Equation 4, resulting in Equation 5 below.

T3 / T1 = f (α, θ1) × f (β, γ + θ2) = F (θ1)

In den vorstehend beschriebenen Gleichungen bezeichnet f den Drehmomentverhältnisausdruck und bezeichnet g den Rotationswinkelvariationsausdruck. Daher ist es gemäß Gleichung 5 möglich, die Drehmomentvariation der Hauptwelle 12 und der Verlängerungswelle 16 zu erhalten. Die Sollhilfsgröße, wenn keine Drehmomentvariation in der Lenkverbindung vorhanden ist, wird als "Grundhilfsgröße" bezeichnet. Der Korrekturwert, der den Hilfsmotor 21 korrigiert, wird von der erhaltenen Drehmomentvariation erhalten. Der Motortreiberstrom entsprechend der Grundhilfsgröße und dem Korrekturwert fließt zu dem Hilfsmotor 21, um den Hilfsmotor 21 anzutreiben. Folglich kann die Hilfsgröße implementiert werden, ohne dass eine Drehmomentvariation in der Hauptwelle 12 erzeugt wird. In the equations described above, f denotes the torque ratio expression and g denotes the rotation angle variation expression. Therefore, according to equation 5, it is possible to obtain the torque variation of the main shaft 12 and the extension shaft 16 . The target auxiliary variable if there is no torque variation in the steering connection is referred to as the "basic auxiliary variable". The correction value that corrects the auxiliary motor 21 is obtained from the torque variation obtained. The motor driver current corresponding to the basic auxiliary quantity and the correction value flows to the auxiliary motor 21 to drive the auxiliary motor 21 . As a result, the auxiliary quantity can be implemented without generating a torque variation in the main shaft 12 .

Die Hilfsgröße verringert die von dem Fahrer zum Drehen des Lenkrads erforderliche Lenkkraft derart, dass die Summe dieser Hilfsgröße und des durch den Fahrer bereitgestellten manuellen Drehmoments das an die Hauptwelle 12 ausgegebene Ausgangsdrehmoment ist. Daher wird das Verhältnis zwischen diesem manuellen Drehmoment M, dem Motorhilfsdrehmoment PS (M, θ1) und dem Säulenwellendrehmoment T1(θ1) durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt. The auxiliary variable reduces the steering force required by the driver to turn the steering wheel such that the sum of this auxiliary variable and the manual torque provided by the driver is the output torque output to the main shaft 12 . Therefore, the relationship between this manual torque M, the motor auxiliary torque PS (M, θ1) and the column shaft torque T1 (θ1) is expressed by the following equations.

Gleichung 6:

M + PS (M, θ1) = T1 (θ1)
Equation 6:

M + PS (M, θ1) = T1 (θ1)

Gleichung 7:

T3 = F (θ1) × T1 (θ1) = F (θ1) × (M + PS (M, θ1))
Equation 7:

T3 = F (θ1) × T1 (θ1) = F (θ1) × (M + PS (M, θ1))

Gleichung 8:

PS(M, θ1) = T3/ F(θ1)-M
Equation 8:

PS (M, θ1) = T3 / F (θ1) -M

Dadurch, dass der Sollwert von T3 in Bezug auf M zu einer Hilfsverhältnisfunktion As(M) gemacht wird, kann die nachstehend beschriebene Gleichung 9 erhalten werden. Dabei wird die Hilfsverhältnisfunktion As(M) normalerweise durch einen vorab eingestellten Ausdruck oder ein Kennfeld bestimmt. Because the setpoint of T3 in relation to M becomes one Auxiliary ratio function As (M) is made, the Equation 9 described below can be obtained. The auxiliary ratio function As (M) usually by a pre-set expression or determines a map.

Gleichung 9:

T3 = As (M)
⊃PS (M, θ1) = As (M) / F(θ1)-M
Equation 9:

T3 = As (M)
⊃PS (M, θ1) = As (M) / F (θ1) -M

Das manuelle Drehmoment M ist ein durch den Drehmomentsensor 20 erfasster Drehmomentwert. Indem die zu dem Hilfsmotor 21 ausgegebene Hilfsgröße auf der Grundlage dieses theoretischen Ausdrucks derart gesteuert wird, dass er PS(M, θ1) wird, ist der Fahrer daher in der Lage, gleichmäßig ohne einen unangenehmen Eindruck aufgrund der Drehmomentvariation zu lenken. In diesem Fall wird der Berechnungsprozess für die Drehmomentvariation T3/ T1 = F(θ1) durch den Drehmomentvariationskorrektur-Berechnungsabschnitt 22a durchgeführt und wird der Berechnungsprozess für das Motorhilfsdrehmoment PS(M, θ1) durch den Hilfsgrößenberechnungsabschnitt 22b ausgeführt. The manual torque M is a torque value detected by the torque sensor 20 . Therefore, by controlling the auxiliary quantity output to the auxiliary motor 21 based on this theoretical expression to become PS (M, θ1), the driver is able to steer smoothly without an uncomfortable impression due to the torque variation. In this case, the calculation process for the torque variation T3 / T1 = F (θ1) is performed by the torque variation correction calculation section 22 a, and the calculation process for the engine auxiliary torque PS (M, θ1) is performed by the auxiliary quantity calculation section 22 b.

Dementsprechend wird mit der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Hilfsgröße durch Berechnung auf der Grundlage des Achsenschnittwinkels α der Hauptwelle 12 und der mittleren Welle 14, des Achsenschnittwinkels β der mittleren Welle 14 und der Verlängerungswelle 16, des durch den Lenkwinkelsensor 19 erfassten Rotationswinkel der Hauptwelle 12 und des durch den Drehmomentsensor 20 erfassten Drehmoments der Hauptwelle 12 erhalten. Daraufhin wird die Hilfskraft für den Hilfsmotor 21 entsprechend dieser Hilfsgröße ausgegeben. Der Erhalt der Hilfsgröße auf der Grundlage dieses theoretischen Ausdrucks ermöglicht, dass die Drehmomentkorrektur einfach ohne die Erfordernis zur Erzeugung größerer Mengen von Daten und Durchführung einer komplizierten Steuerung erhalten wird, wie es im Stand der Technik der Fall ist. Außerdem kann, da der Berechnungsprozess entsprechend dem Aufbau der Lenkungsverbindung durchgeführt werden kann, das Drehmoment ungeachtet des Aufbaus der Lenkverbindung korrigiert werden. Accordingly, with the electric power steering apparatus 10 according to this embodiment, the auxiliary quantity is calculated by calculation based on the axis intersection angle α of the main shaft 12 and the middle shaft 14 , the axis intersection angle β of the middle shaft 14 and the extension shaft 16 , the rotation angle of the main shaft detected by the steering angle sensor 19 12 and the torque of the main shaft 12 detected by the torque sensor 20 . Then, the auxiliary power for the auxiliary motor 21 is output in accordance with this auxiliary variable. Obtaining the auxiliary quantity based on this theoretical expression enables the torque correction to be obtained easily without the need to generate large amounts of data and perform complicated control, as is the case in the prior art. In addition, since the calculation process can be performed according to the structure of the steering connection, the torque can be corrected regardless of the structure of the steering connection.

Die vorstehend beschriebene Steuerung liegt bei einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung der Säulenbauart (column-type) vor, bei der der Lenkwinkelsensor 19, der Drehmomentsensor 20 und der Hilfsmotor 21 an die Hauptwelle 12 angebracht sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können jedoch der Lenkwinkelsensor 19, der Drehmomentsensor 20 und der Hilfsmotor 21 ebenfalls an einem anderen Abschnitt als an der Hauptwelle 12 angebracht werden. Beispielsweise kann bei einer elektrischen Servolenkvorrichtung der Ritzelbauart (pinion-type), bei der lediglich der Lenkwinkelsensor 19 an der Hauptwelle 12 und der Drehmomentsensor 20 sowie der Hilfsmotor 21 an einem Abschnitt vorgesehen sind, bei dem das Ritzel in dem Getriebe 17 und die Zahnstange 18 verbunden sind, die Hilfsgröße entsprechen der nachstehenden Gleichung 10 erhalten werden. The control described above is present in a column type electric power steering apparatus in which the steering angle sensor 19 , the torque sensor 20 and the auxiliary motor 21 are attached to the main shaft 12 . According to a further exemplary embodiment, however, the steering angle sensor 19 , the torque sensor 20 and the auxiliary motor 21 can also be attached to a different section than to the main shaft 12 . For example, in an electric power steering device of the pinion type, in which only the steering angle sensor 19 on the main shaft 12 and the torque sensor 20 and the auxiliary motor 21 are provided on a portion in which the pinion in the transmission 17 and the rack 18 are connected, the auxiliary quantity corresponding to equation 10 below can be obtained.

Gleichung 10:

T3 + Ps(θ1) = Tp, Tp = As(M)

Tp in Gleichung 10 bezeichnet ein Ritzeleingriffsdrehmoment. Aus der Gleichung 5 wird die Gleichung T3 = F(θ1) × T1 erhalten, und aus dieser Gleichung und der Gleichung 10 wird die Gleichung Tp = F(θ1) X T1 + Ps(θ1) derart erhalten, dass die nachstehende Gleichung 11 erhalten wird. Equation 10:

T3 + Ps (θ1) = Tp, Tp = As (M)

Tp in Equation 10 denotes a pinion engagement torque. From the equation 5, the equation T3 = F (θ1) × T1 is obtained, and from this equation and the equation 10, the equation Tp = F (θ1) X T1 + Ps (θ1) is obtained so that the following equation 11 is obtained becomes.

Gleichung 11:

PS(Mθ) = Tp - F(θ1) × T1 = Tp - F(θ1) X M
⊃PS(M,θ1) = As (M) - F(θ1) X M
Equation 11:

PS (Mθ) = Tp - F (θ1) × T1 = Tp - F (θ1) XM
⊃PS (M, θ1) = As (M) - F (θ1) XM

Durch Erhalt von F(θ1) unter Verwendung der Gleichungen 1 und 5 kann das Motorhilfsdrehmoment PS(M,θ1) erhalten werden. By obtaining F (θ1) using equations 1 and 5, the engine auxiliary torque PS (M, θ1) can be obtained become.

Auf diese Weise kann mit der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das Drehmoment selbst dann korrekt erhalten werden, wenn der Drehmomentsensor 20 und der Hilfsmotor 21 an einem anderen Abschnitt als an der Hauptwelle 12 angebracht sind. Weiterhin können der Drehmomentsensor 20 und der Hilfsmotor 21 an die mittlere Welle 14 angebracht werden, und der Lenkwinkelsensor 19 kann ebenfalls an einem anderen Abschnitt als an die Hauptwelle 12 angebracht werden. In diesem Fall kann eine geeignete Hilfsgröße durch einfaches Modifizieren der vorstehend beschriebenen Gleichungen erhalten werden, so dass die Anbringungspositionen des Lenkwinkelsensors 19, des Drehmomentsensors 20 und des Hilfsmotors 21 nicht länger einschränkend sind. In this way, with the electric power steering apparatus 10 according to the first embodiment, the torque can be obtained correctly even when the torque sensor 20 and the auxiliary motor 21 are attached to a portion other than the main shaft 12 . Furthermore, the torque sensor 20 and the auxiliary motor 21 can be attached to the middle shaft 14 , and the steering angle sensor 19 can also be attached to a portion other than the main shaft 12 . In this case, a suitable auxiliary quantity can be obtained by simply modifying the above-described equations, so that the attachment positions of the steering angle sensor 19 , the torque sensor 20 and the auxiliary motor 21 are no longer restrictive.

Weiterhin zeigen Fig. 5 und Fig. 6 eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung 30 ist ein Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglied 32 an einer mittleren Welle 31 derart angebracht, dass ermöglicht wird, dass eine Phase eines oberen Abschnitts 31a und eines unteren Abschnitts 31b der mittleren Welle 31 sich ändern können. Diese mittlere Welle 31 und das Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglied 32 dienen zusammen als ein Lenkmechanismus mit variablem Verhältnis, der eine derartige Steuerung ermöglicht, dass, wenn das Lenkrad 11 um eine vollständige Umdrehung gedreht wird, die Verlängerungswelle 16 beispielsweise zwei vollständige Umdrehungen durchführt. Further, FIGS. 5 and Fig. 6 is an electric power steering apparatus 30 according to a second embodiment. In this electric power steering device 30 , a steering angle control actuator 32 is attached to a center shaft 31 such that a phase of an upper portion 31 a and a bottom portion 31 b of the center shaft 31 can change. This center shaft 31 and the steering angle control actuator 32 together serve as a variable ratio steering mechanism that enables such control that when the steering wheel 11 is rotated one complete revolution, the extension shaft 16 makes two complete rotations, for example.

Das Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglied 32 ist mit einer Lenkwinkelsteuerungs-ECU 33 verbunden, die das Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglied 32 steuert. Die Lenkwinkelsteuerungs-ECU 33 ist außerdem mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34, dem Lenkwinkelsensor 19 und der Servolenkungs-ECU 22 verbunden. Der Aufbau anderer Teile bei dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung 30 ist der selbe wie bei der vorstehend beschriebenen Servolenkungsvorrichtung 10 und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. The steering angle control actuator 32 is connected to a steering angle control ECU 33 that controls the steering angle control actuator 32 . The steering angle control ECU 33 is also connected to a vehicle speed sensor 34 , the steering angle sensor 19, and the power steering ECU 22 . The structure of other parts in this electric power steering device 30 is the same as that in the above-described power steering device 10, and the same parts are designated by the same reference numerals.

Die Lenkwinkelsteuerungs-ECU 33 empfängt ein Lenkwinkelsignal, das den von dem Lenkwinkelsensor 19 erfassten Rotationswinkel der Hauptwelle 12 angibt. Die Lenkwinkelsteuerungs-ECU 33 empfängt außerdem ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsensor 34 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit angibt. Die Lenkwinkelsteuerungs- ECU 33 berechnet einen gegenwärtigen Wert auf der Grundlage des Lenkwinkelsignals und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, um das Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglied 32 zu betätigen, und sendet ein Signal, das den berechneten gegenwärtigen Wert angibt, zu dem Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglied 32, um dieses zu betätigen. Die Lenkwinkelsteuerungs-ECU 33 empfängt außerdem ein Signal, das den Betriebswinkel der mittleren Welle 31 angibt, die mit der Betätigung des Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglieds 32 rotiert, und gibt dieses dann zu der Servolenkungs-ECU 22 aus. The steering angle control ECU 33 receives a steering angle signal indicating the rotation angle of the main shaft 12 detected by the steering angle sensor 19 . The steering angle control ECU 33 also receives a vehicle speed signal indicating the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 34 . The steering angle control ECU 33 calculates a current value based on the steering angle signal and the vehicle speed signal to operate the steering angle control actuator 32 , and sends a signal indicating the calculated current value to the steering angle control actuator 32 to operate it. The steering angle control ECU 33 also receives a signal indicating the operating angle of the center shaft 31 rotating with the operation of the steering angle control actuator 32 , and then outputs it to the power steering ECU 22 .

Weiterhin steuert die Lenkwinkelsteuerungs-ECU 33 den Betätigungswinkel des Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglieds 32 derart, dass es beispielsweise um eine große Größe in der Richtung der Hauptwellenrotation im Bezug auf den Hauptwellenrotationswinkel rotiert, wenn das Fahrzeug mit niedrigen Geschwindigkeiten fährt, und nur wenig oder in umgekehrter Richtung rotiert, wenn das Fahrzeug mit hohen Geschwindigkeiten fährt. Further, the steering angle control ECU 33 controls the operating angle of the steering angle control actuator 32 so that, for example, it rotates a large amount in the direction of the main shaft rotation with respect to the main shaft rotation angle when the vehicle is traveling at low speeds and rotates little or in the reverse direction, when the vehicle is traveling at high speeds.

Weiterhin nimmt, wenn das Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglied 32 betätigt wird und die Phase des oberen Abschnitts 31a und des unteren Abschnitts 31b der mittleren Welle 31 sich geändert hat, die Lenkwinkelsteuerungs-ECU 33 den Betätigungswinkel der mittleren Welle 31 als einen relativen Winkel durch eine Berechnungsprozess auf, und sendet ein Signal, das diesen Betätigungswinkel angibt, zu dem Drehmomentvariationskorrektur-Berechnungsabschnitt 22a. Dieser Betätigungswinkel ist ein Betätigungswinkelsensorwert innerhalb des Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglieds 32, das als Ergebnis der Lenkwinkelsteuerungs-ECU 33 erzeugt wird, die das Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglied 32 antreibt, oder ist ein Betätigungsbefehlswert der Lenkwinkelsteuerungs-ECU 33 (oder ein Treibersteuerungswert). Further, when the steering angle control actuator 32 is operated and the phase of the upper portion 31 a and the lower portion 31 b of the middle shaft 31 has changed, the steering angle control ECU 33 takes the operating angle of the middle shaft 31 as a relative angle through a calculation process , and sends a signal indicating this operating angle to the torque variation correction calculation section 22 a. This operation angle is an operation angle sensor value within the steering angle control actuator 32 generated as a result of the steering angle control ECU 33 that drives the steering angle control actuator 32 , or is an operation command value of the steering angle control ECU 33 (or a driver control value).

Der Drehmomentvariationskorrektur-Berechnungsabschnitt 22a erhält dann die Drehmomentvariation durch einen Berechnungsprozess unter Verwendung des Lenkwinkelsignals aus dem Lenkwinkelsensor 19 und des Betätigungswinkelsignals aus der Lenkwinkelsteuerungs-ECU 33, und sendet ein Signal, das die erhaltenden Daten angibt, zu dem Hilfsgrößenberechnungsabschnitt 22b. Dies wird durch Modifizierung von Gleichung 4 zu T3/T2 = f(β, γ + θ2 + ε). ε bezeichnet den Betätigungswinkel des Lenkwinkelsteuerungsbetätigungsglieds 32. Danach empfängt, wie bei der Steuerung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 10, der Hilfsgrößenberechnungsabschnitt 22b ein aus dem Drehmomentsvariationskorrekturberechnungsabschnitt 22a gesendetes Signal und ein Drehmomentsignal, das das durch den Drehmomentsensor 20 erfasste Drehmoment angibt, und berechnet die Hilfsgröße anhand dieser Signale. Der Hilfsgrößenberechnungsabschnitt 22b gibt dann ein diese Hilfsgröße angebendes Signal zu dem Motortreiber 22c aus, der darauf hin das empfangene Signal als ein Treiberstromsignal zu dem Hilfsmotor 21 sendet, um den Hilfsmotor 21 anzutreiben. The torque variation correction calculation section 22 a then obtains the torque variation through a calculation process using the steering angle signal from the steering angle sensor 19 and the operation angle signal from the steering angle control ECU 33 , and sends a signal indicating the obtained data to the auxiliary quantity calculation section 22 b. This is done by modifying equation 4 to T3 / T2 = f (β, γ + θ2 + ε). ε denotes the operating angle of the steering angle control actuator 32 . Thereafter receives, b as in the control of the electric power steering apparatus 10, the auxiliary quantity calculating section 22 a of the torque variation correction calculation section 22 a transmitted signal and a torque signal indicative of the sensed by the torque sensor 20 of torque, and calculates the auxiliary variable based on these signals. The auxiliary quantity calculation section 22 b then outputs a signal indicating this auxiliary quantity to the motor driver 22 c, which then sends the received signal as a drive current signal to the auxiliary motor 21 in order to drive the auxiliary motor 21 .

Die Drehmomentvariation T3/T1 und das Motorhilfsdrehmoment PS(M, θ1) in diesem Fall können unter Verwendung der Gleichungen 1 bis 11 erhalten werden. Auf diese Weise kann bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 30 gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Drehmoment genau korrigiert werden, selbst wenn ein Lenkmechanismus mit variablem Verhältnis vorgesehen ist, so dass der Fahrer stets einen korrekten Lenkeindruck erhält. Weiterhin kann dies ebenfalls in der selben Weise und mit den selben Vorteilen angewandt werden, wenn drei oder mehr Gelenke vorhanden sind. The torque variation T3 / T1 and the engine assist torque PS (M, θ1) in this case can be obtained using Equations 1 to 11. In this way, in the electric power steering device 30 according to this embodiment, the torque can be corrected accurately even if a steering mechanism with a variable ratio is provided, so that the driver always receives a correct steering impression. Furthermore, this can also be used in the same way and with the same advantages if there are three or more joints.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele oder Aufbauten beschränkt ist. Im Gegensatz dazu soll die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Außerdem fallen, obwohl die verschiedenen Elemente der bevorzugten Ausführungsbeispiele in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die beispielhaft sind, andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder lediglich einem einzelnen Element ebenfalls innerhalb des Umfangs der Erfindung. Although the invention with reference to preferred Embodiments have been described, it is understandable that the invention is not based on the preferred embodiments or structures is limited. In contrast, the invention is intended various modifications and equivalent arrangements cover. Also fall, although the different Elements of the preferred embodiments in different combinations and configurations are exemplary, other combinations and Configurations including more, less or only a single element also within the Scope of the invention.

Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist eine elektrische Servolenkvorrichtung (10) eine Lenkverbindung mit einer Vielzahl verbundener Lenkwellen (12, 14, 16), die ein Lenkrad (11) mit einem gelenkten Rad verbinden, einen Motor (21), die ein Lenkdrehmoment zur Unterstützung der Lenkverbindung bereitstellt, einen Drehmomentsensor (20), der an einem der Lenkwellen angebracht ist und das Lenkdrehmoment der Lenkwelle erfasst, einen Lenkwinkelsensor (19), der an einem der Lenkwellen angebracht ist und einen Lenkwinkel der Lenkwelle erfasst, eine Berechnungseinrichtung (22), die eine Lenkhilfsgröße auf der Grundlage des durch den Drehmomentsensor (20) erfassten Lenkdrehmoments, des durch den Lenkwinkelsensor (19) erfassten Lenkwinkels und vorbestimmten Achsenschnittwinkeln (α, β) zwischen den verbundenen Lenkwellen berechnet, und eine Motortreibereinrichtung auf, die den Motor (21) derart antreibt, dass eine Lenkhilfskraft auf die Lenkverbindung auf der Grundlage der Lenkhilfsgröße beaufschlagt wird. Folglich ist es möglich, das Drehmoment durch ein einfaches Verfahren zu korrigieren. As described above, an electric power steering device ( 10 ) has a steering link with a plurality of connected steering shafts ( 12 , 14 , 16 ) connecting a steering wheel ( 11 ) to a steered wheel, a motor ( 21 ) having a steering torque to support the steering connection, a torque sensor ( 20 ) which is attached to one of the steering shafts and detects the steering torque of the steering shaft, a steering angle sensor ( 19 ) which is attached to one of the steering shafts and detects a steering angle of the steering shaft, a calculation device ( 22 ), which calculates an auxiliary steering variable based on the steering torque detected by the torque sensor ( 20 ), the steering angle detected by the steering angle sensor ( 19 ) and predetermined axis intersection angles (α, β) between the connected steering shafts, and a motor driver device which detects the motor ( 21 ) drives such that a steering assistant on the steering connection on the green dlage the steering assist size is applied. As a result, it is possible to correct the torque by a simple method.

Claims

1. Electric power steering device ( 10 , 30 ) with a steering connection with a plurality of connected steering shafts ( 12 , 14 , 16 ) which connect a steering wheel ( 11 ) to a steered wheel,
a motor ( 21 ) which provides a steering torque to support the steering connection,
a torque sensor ( 20 ) which is attached to one of the steering shafts and detects the steering torque of the steering shaft,
a steering angle sensor ( 19 ) which is attached to one of the steering shafts and detects a steering angle of the steering shaft
a calculation device ( 22 ) which calculates an auxiliary steering variable on the basis of the steering torque detected by the torque sensor ( 20 ), the steering angle detected by the steering angle sensor ( 19 ) and predetermined axis intersection angles (α, β) between the connected steering shafts, and
a motor driver device ( 22 c) which drives the motor ( 21 ) in such a way that an auxiliary steering force is applied to the steering connection on the basis of the auxiliary steering variable.

2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the calculating means ( 22 ) calculates the steering assist amount based on an assist ratio that is a target value for an output torque of the steering link with respect to the steering torque.

3. Electric power steering device according to claim 2, the auxiliary ratio corresponding to one in advance Operational equation is set.

4. Electric power steering device according to claim 2, the auxiliary ratio corresponding to a Map is set.

5. Electric power steering device according to claim 1, with
a variable ratio steering mechanism ( 32 ) which is provided on one of the steering shafts and which can change a phase relationship between both end portions of the steering shaft, and
a steering mechanism control device ( 33 ) that drives the variable ratio steering mechanism ( 32 ), corrects a variation amount in the phase of the steering shaft, and sends corrected data thereof to a calculation device ( 22 ).

6. The electric power steering apparatus according to claim 5, further comprising a vehicle speed sensor that detects a vehicle speed, and the variable ratio steering mechanism ( 32 ) changes a phase relationship between both end portions of the steering shaft based on the detected steering angle and the detected vehicle speed.

7. A control method of an electric power steering device ( 10 , 30 ), comprising: a steering link having a plurality of connected steering shafts ( 12 , 14 , 16 ) connecting a steering wheel ( 11 ) to a steered wheel, a motor ( 21 ), a Provides steering torque to assist the steering link, a torque sensor ( 20 ) attached to one of the steering shafts and sensing the steering torque of the steering shaft, and a steering angle sensor ( 19 ) attached to one of the steering shafts and sensing a steering angle of the steering shaft, which Steering procedure which comprises the steps:
Calculate a steering assist based on the steering torque detected by the torque sensor ( 20 ), the steering angle detected by the steering angle sensor ( 19 ) and predetermined axis intersection angles (α, β) between the connected steering shafts, and
Driving the motor ( 21 ) so that an assist steering power is applied to the steering link based on the assist amount.

8. The control method according to claim 7, wherein the Power steering variable based on an auxiliary relationship is calculated, which is a setpoint for a Output torque of the steering link in relation to the Steering torque is.

9. The control method according to claim 7, wherein the Auxiliary relationship in advance according to one Operational equation is set.

10. The control method according to claim 8, wherein the Auxiliary relationship in advance according to a map is set.

11. The control method according to claim 7, comprising the step of changing a phase relationship between both end portions of any of the steering shafts ( 31 ).

12. The control method according to claim 7, including changing a phase relationship between both end portions of any of the steering shafts ( 31 ) based on the detected steering angle and a detected vehicle speed.